Los ingenieros de TEECOM participaron en una mesa redonda de preguntas y respuestas sobre la complejidad del diseño de telecomunicaciones para centros de datos a hiperescala.

Participantes

• Alex Cardiasmenos, PE, RCDD, CDT, DCDC - Director asociado
• Casey Wittkop, PE, RCDD - Consultor principal
• Darrel Scobie, PRINCE2, técnico de BICSI, CDCDP - Director asociado
• John Pedro, RCDD, CDT - Consultor principal
• Mike Candler, DCDC, CDT, RCDD, PMP, LEED AP - Consultor principal
• Shaun Barnes, CNIDP, CDCDP, CTPM - Director asociado
• Tim Kuhlman, PE, RCDD, CDT - Director, vicepresidente

Pregunta 1

¿En qué se diferencia su enfoque del diseño tecnológico de un centro de datos a hiperescala frente a uno corporativo?

Alex Cardiasmenos (AC): El tamaño, la cantidad y la complejidad de las rutas son una diferencia importante entre los centros de datos a hiperescala y los corporativos. La magnitud de los centros de datos a hiperescala requiere grandes cantidades de bandejas de cables, conductos y cámaras, a menudo un orden de magnitud mayor que en sus contrapartes corporativas. La mayoría de los centros de datos a hiperescala son de Clase 4, lo que significa que son tolerantes a fallos y cuentan con redundancia 2(N+1). Esa redundancia se extiende al diseño de la infraestructura de cableado, lo que aumenta el tamaño y la cantidad de rutas necesarias para mantenerla. Los cables de fibra óptica de gran cantidad de hilos y la conectividad entre edificios a menudo requieren un sistema complejo de cámaras de telecomunicaciones y bancos de conductos. Teniendo todo esto en cuenta, se requiere una coordinación y un diseño adicionales con el propietario y el equipo de diseño para garantizar la correcta ejecución del proyecto.

Tim Kuhlman (TK): Los centros de datos a hiperescala suelen estar construidos específicamente para ese fin, a diferencia de un centro de datos corporativo que se instala dentro de un edificio de oficinas comerciales. Un aspecto clave al pasar a la hiperescala es cómo se suscribirá (asegurará) la instalación y el impacto que esto tendrá en el diseño. Para un espacio de oficina típico, el propietario trabaja con su aseguradora para cubrir el edificio, y los códigos de construcción locales dictan los requisitos mínimos de diseño y seguridad. Los requisitos del propietario pueden superar los mínimos de la Autoridad Competente (AHJ), pero esto conlleva un costo de capital. Las instalaciones a hiperescala, que oscilan entre 25 y 40 megavatios de planta energética, se parecen más a una instalación industrial y a menudo están suscritas por Factory Mutual (FM Global). FM es líder mundial en la suscripción de instalaciones industriales y en proporcionar directrices para la mitigación de riesgos. Las directivas de FM pueden exigir que un edificio se diseñe por encima de los requisitos mínimos establecidos por la AHJ. Esto debe ser tenido en cuenta por el equipo de diseño al inicio del proyecto. He visto propietarios que no se aseguran con FM pero que aun así utilizan sus directivas, ya que se consideran las mejores prácticas de la industria para reducir riesgos.

Darrel Scobie (DS): El diseño de los operadores varía entre un centro de datos de hiperescala y uno de coubicación o corporativo. Por lo general, en las construcciones de hiperescala, el objetivo del diseño es que los operadores lleven sus cables (de cobre o fibra) a dos, tres o incluso cuatro bóvedas o áreas de acceso diferentes dentro de los límites del sitio, según la diversidad específica que requiera el propietario. Aquí, el cableado del operador se termina o empalma en el anillo de red de cobre/fibra del sitio y luego se enruta a las Salas de Equipos Principales (MER, por sus siglas en inglés) o salas centrales del centro de datos para su conectividad. Las conexiones de los operadores en centros de coubicación o corporativos son diferentes; el objetivo del diseño aquí es que los operadores enruten el cableado directamente hacia una o dos Salas de Interconexión (MMR, por sus siglas en inglés) o Puntos de Presencia (POP, por sus siglas en inglés) dentro del edificio. Los centros de coubicación generalmente cuentan con dos MMR diversas para la terminación del cableado del operador; desde allí, la conectividad se enruta a las filas de gabinetes centrales del cliente. No es raro que el cableado del operador se presente dentro de un rack designado y que este se comparta con otros clientes dentro del edificio. En algunos casos, los clientes solicitan tener su propio rack seguro, pero esto generalmente depende de la disponibilidad de espacio dentro de la MMR.

Shaun Barnes (SB): El enfoque de diseño dependerá fundamentalmente de la oferta de servicios proporcionada para esa función específica del centro de datos y de los requisitos específicos que dicte la ubicación del mismo. La filosofía detrás del enfoque de diseño será similar en cada caso. Lo que se debe considerar son las necesidades divergentes de cada variante en cuanto a ubicación, tamaño, rutas, conectividad y los servicios específicos requeridos para la operación. Comprender las necesidades del cliente para su sector de mercado ayudará a dar forma al diseño y a los elementos necesarios para producir no solo un diseño redundante y construible, sino también uno que sea operativamente eficaz. 

Pregunta 2

¿El tamaño de un centro de datos de hiperescala requiere que adopte un enfoque diferente para el diseño de los sistemas tecnológicos?

Casey Wittkop: A nivel general, nuestro enfoque para el diseño de sistemas tecnológicos de centros de datos de hiperescala sigue el mismo método probado que aplicamos a los centros de datos corporativos u otros tipos de proyectos, pero el tamaño y la escala extremos exigen una atención al detalle y una coordinación aún mayores. La repetición de elementos de diseño dentro de las filas de racks de equipos y los múltiples niveles de bandejas de cables en las grandes salas de datos y salas de tecnología central de los centros de datos de hiperescala tiene el potencial de exagerar incluso los problemas más pequeños. Los pasos adicionales en nuestro enfoque de diseño están destinados a exponer y abordar cualquier problema potencial para garantizar que los elementos de diseño puedan escalarse y repetirse eficazmente miles de veces. Por ejemplo, el diseño de una sola fila de servidores en una sala de datos puede requerir múltiples opciones e iteraciones de diseño, recorridos del modelo de construcción con el equipo de obra y revisiones de maquetas fuera del sitio para perfeccionar el diseño y demostrar su viabilidad antes de replicarlo en toda la sala de datos.

DS: Existen muchos enfoques diferentes a considerar al diseñar un centro de datos de hiperescala, siendo el tamaño un factor importante. Uno de ellos sería el aspecto del cableado, como las longitudes y los tamaños de los cables. Por lo general, en un centro de datos de coubicación, la infraestructura de red/cableado suele ser local para los racks. En un entorno de hiperescala, muchas salas, como las salas de equipos principales (MER), los marcos de distribución principales (MDF) y los marcos de distribución intermedios (IDF), podrían estar fuera de las salas de datos. Por lo tanto, las longitudes de los cables deben analizarse cuidadosamente.

SB: Por lo general, el enfoque de diseño será el mismo para la mayoría de los proyectos de centros de datos de hiperescala, ya que las herramientas de diseño utilizadas serán consistentes con una aplicación para producir un diseño eficaz. El tipo de tecnología implementada en la mayoría de los proyectos de hiperescala será similar, pero tiene el potencial de actualizarse con frecuencia. Es importante asegurarse de que el equipo de diseño conozca estas tecnologías y sea capaz de adaptarse a un entorno y unas tecnologías en constante cambio. Comprender cómo gestionar y diseñar una actualización tecnológica para sistemas heredados es esencial para la mayoría de las implementaciones de centros de datos, pero es aún más frecuente en entornos de hiperescala. 

TK: Los centros de datos son el entorno ideal para utilizar cables troncales de fibra y cobre preterminados. Estos son cables que vienen de fábrica con las terminaciones instaladas y probadas. Por lo general, se colocan en la bandeja de cables de rack de equipos de red a rack de equipos de red. Sin embargo, en un centro de datos de hiperescala, las ubicaciones de terminación pueden estar en partes separadas del edificio. Las rutas, las penetraciones en paredes y los conjuntos de sellado cortafuegos deben tener en cuenta el tamaño del extremo del cable del conjunto preterminado. Además de esto, existe la cantidad acumulada de holgura de cable con la que lidiar. Los cables preterminados se piden un poco más largos porque obtener la longitud exacta es casi imposible, y no hay solución para un cable que es demasiado corto. Incluso con longitudes de cable precisas modeladas en CAD, puede haber de tres a seis pies de holgura por cada cable troncal. En un centro de datos de hiperescala con cientos de cables, esta holgura puede ocupar mucho espacio y debe tenerse en cuenta en el diseño.

Pregunta 3

¿Cómo afecta el tamaño del edificio y la distancia entre las salas de telecomunicaciones a la elección entre utilizar fibra multimodo, fibra monomodo o cableado de cobre de par trenzado?

John Pedro: El cambio del cobre a la fibra multimodo y luego a la monomodo ha estado en marcha durante más de dos décadas. Hoy en día, en un entorno de hiperescala, la implementación de cableado de cobre admite principalmente a los usuarios (estaciones de trabajo y Wi-Fi) y las conexiones de gestión de sistemas internos (sistemas de gestión de edificios, sistemas de gestión de energía eléctrica, iluminación, etc.). La gestión física de los diferentes medios también es una consideración cuando se trata del espacio físico para las rutas y sus costos asociados. Esto también ha contribuido al cambio hacia un medio único siempre que sea posible, como en las conexiones a los puertos de gestión de los switches.

La fibra multimodo todavía existe, pero la encontramos en entornos heredados que no ejecutan el tráfico de red de producción de primer nivel. Al igual que con el cobre, las conexiones multimodo requieren una gran cantidad de hilos en comparación con los dos hilos de la monomodo. A medida que aumentamos el rendimiento, la ruta para la fibra multimodo se vuelve inmanejable y deja de ser rentable debido a la gran cantidad de hilos, cables y rutas más grandes.

Los centros de datos grandes y de hiperescala siempre han llevado al límite el cableado. Cuando la cantidad de cables necesarios para las conexiones de producción supera la capacidad de gestión de los equipos y las instalaciones, hemos migrado al siguiente medio. Al superar continuamente estos límites, estos centros de datos impulsan nuevas tecnologías, reducen los precios de las tecnologías de segunda generación y arrastran consigo a los centros de datos corporativos y más pequeños.

DS: La distancia entre las salas de telecomunicaciones afecta significativamente al tipo de cable que se utiliza. El cableado de cobre (dependiendo de la categoría) solo puede cubrir una longitud determinada y, en la mayoría de los casos, el cableado de Categoría 6 (CAT6) solo alcanza los 90 m, por lo que las salas de telecomunicaciones deben estar dentro de esa distancia. Por lo tanto, es importante realizar un estudio de viabilidad durante las primeras etapas del diseño. El CAT6 se utiliza generalmente para el cableado de puntos de acceso inalámbrico (WAP) y conmutadores de rack, pero incluso estos están siendo sustituidos gradualmente por conexiones de fibra. La fibra multimodo también tiene una relación de alcance menor que la monomodo, razón por la cual muchos de los grandes proveedores de hiperescala utilizan principalmente fibra monomodo para su infraestructura. 

TK: Debido al mayor tamaño del edificio, existen suposiciones que hacemos para centros de datos más pequeños que deben ser reevaluadas para los centros de datos de hiperescala. Por ejemplo, una fibra OM3 u OM4 es bastante estándar para circuitos de gran ancho de banda en un centro de datos típico, pero un centro de datos de hiperescala podría ser más largo que dos edificios de Walmart colocados uno tras otro. Con estas dimensiones, la fibra multimodo superará su limitación de distancia y será necesario considerar una solución de fibra monomodo.

SB: La mayoría de las implementaciones de hiperescala utilizarán fibra monomodo (SMF) para la interconectividad en lugar de fibra multimodo. La razón principal se basa en varios factores, pero, fundamentalmente, la SMF tiene un valor de atenuación y una distancia de transmisión mucho mejores, lo que mejora el rendimiento del canal. 

Mike Candler (MC): Según mi experiencia, la fibra multimodo no se utiliza tanto en los diseños de red y la monomodo parece ser la norma. Por lo tanto, las distancias del cableado de fibra óptica son menos preocupantes. Las distancias del cobre son fundamentales, especialmente con tantas conexiones de datos en un edificio. Seguir las mejores prácticas del sector y realizar diseños conservadores es la mejor manera de mantener los costes bajos y la fiabilidad alta.

Pregunta 4

¿Ha observado problemas en la construcción de instalaciones tan grandes que le hayan obligado a cambiar su enfoque en el diseño de los sistemas tecnológicos? 

DS: Uno de los problemas que se ha analizado detenidamente es la relación entre el tamaño y el peso de los cables y el tipo de contención que se utilizaría para su instalación. Las instalaciones de hiperescala más grandes suelen tener cables de fibra de mayor diámetro debido a la necesidad de más núcleos de fibra; por lo tanto, es necesario evaluar el peso y las cargas del techo, además de calcular un porcentaje determinado para cables de expansión y actualizaciones al diseñar el tipo de contención de cables adecuado.

TK: Sí, el tamaño de la instalación, la cantidad de servidores conectados y el mayor tamaño de la red que une todo han aumentado la cantidad de cableado que se transporta por el edificio y que luego se concentra en los racks de red. Esto requiere que la gestión del cableado pase a un nivel superior. En un centro de datos corporativo, puede haber un nivel de bandeja para cables troncales punto a punto y otro nivel para latiguillos. En un centro de datos de hiperescala, la cantidad de cableado requiere múltiples niveles de bandeja para gestionar y segregar los cables. Esto es necesario debido a la gran cantidad de cables y para reducir el riesgo de que un accidente al trabajar en una bandeja de cables afecte a varios niveles de la red. He visto centros de datos de hiperescala con entre tres y seis niveles de bandejas de cables. Esto crea desafíos de diseño para el enrutamiento de las bandejas, la conexión a los racks de red adecuados, el sellado cortafuegos en las penetraciones de las paredes y la coordinación con otros servicios que necesitan pasar por los mismos espacios.

SB: Uno de los fundamentos principales para lograr un diseño exitoso es garantizar una integración total dentro del equipo de planificación y diseño del proyecto. A menudo, el diseñador tecnológico se incorpora al equipo de diseño demasiado tarde, durante las fases iniciales, y esto tiene el potencial de causar conflictos en etapas posteriores. El diseñador tecnológico debe trabajar con los diseñadores civiles, estructurales y arquitectónicos (CSA), así como con los de mecánica, electricidad y fontanería (MEP), desde una etapa temprana para garantizar que se tengan en cuenta las vías y los espacios adecuados en el diseño inicial. Esto ayuda con las solicitudes de planificación y las estrategias de conectividad, pero también garantiza una coordinación temprana entre disciplinas para reducir posibles cambios de diseño y retrabajos más adelante en el programa, lo que en última instancia ahorra un tiempo valioso y genera posibles ahorros de costes para el proyecto a largo plazo.

MC: Los proyectos de construcción de mayor envergadura suelen requerir una ejecución por fases. Si no se gestionan adecuadamente, estos proyectos pueden generar problemas de calidad, daños en la infraestructura, retrasos, cambios y la necesidad de rehacer trabajos. Los diseños que integran la planificación de la construcción requieren una consideración minuciosa del diseño de la planta de cableado para adaptarse a las etapas de construcción, puesta en marcha y entrega de los espacios al propietario.